氧化石墨烯-亚甲蓝/普朗尼克复合物的制备及其光动力/光热抗癌效应研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yinxuchao1123
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目的:制备具有分散性好、稳定性高、光热转换能力良好和单线态氧产量高的氧化石墨烯-亚甲蓝/普朗尼克F127(graphene oxide-methylene blue/pluronic F127,GO-MB/PF127)复合物,并将其应用于癌细胞的光动力疗法与光热疗法联合(the combination of photodynamic therapy and photothermal therapy,PDT/PTT)治疗。方法:采用薄膜水化法制备GO-MB/PF127复合物,通过傅里叶红外(fourier transform infrared,FTIR)光谱、拉曼光谱、透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-vis)光谱、动态光散射(dynamic light scattering,DLS)和Zeta电位等方法对其进行多方面表征。通过光热转换试验考察其光热转换能力,采用紫外-可见分光光度法考察MB从GO-MB/PF127复合物中的释放行为,利用电化学方法检测光照射GO-MB/PF127复合物的水溶液生成单线态氧(singlet oxygen,1O2)的产量。以肝细胞(HL-7702)为研究对象,考察GO-MB/PF127复合物的细胞毒性。以人宫颈癌细胞(SiHa)为研究对象,研究GO-MB/PF127复合物的体外PDT、PTT及PDT/PTT抗癌效应,采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测HL-7702细胞和SiHa细胞的存活率,比较PDT/PTT与单独疗法对癌细胞的杀伤效应。通过体外1O2猝灭剂实验研究1O2对PDT杀伤效应的影响;利用AO/EB荧光染色法和流式细胞术考察GO-MB/PF127复合物的PDT/PTT对SiHa细胞的凋亡诱导作用,初步探讨其杀伤癌细胞的作用机理。结果:GO-MB复合物的FTIR光谱结果显示,GO的C=C伸缩振动峰和MB的C=N伸缩振动峰分别从1630 cm-1和1608 cm-1蓝移至1596 cm-1,且吸收峰强度增加,同时GO的O-H伸缩振动峰从3433 cm-1蓝移至3401 cm-1,说明GO和MB主要通过π–π相互作用和氢键结合,表明MB已成功负载至GO表面;拉曼光谱结果显示,ID/IG值为1.06,表明GO-MB复合物中的GO存在一定程度的无序和缺陷;UV-vis光谱结果显示,GO-MB复合物在664 nm处的吸收峰变宽并发生红移,当PF127修饰GO-MB复合物后,其吸收峰强度增加,但峰形不变,表明MB主要通过π–π相互作用与GO复合,且GO-MB/PF127复合物已成功制备;TEM结果显示PF127修饰GO-MB复合物后,其团聚现象明显改善,GO-MB/PF127复合物呈片状,表面较均匀;DLS和Zeta电位结果表明,GO-MB/PF127复合物的平均水合粒径为121.8nm,Zeta电位为-16.70 mV,具有良好的分散稳定性;光热转换实验结果表明,在808 nm近红外光照射下,GO-MB/PF127复合物具有良好的光热转换能力,其光热效应存在时间依赖性;紫外-可见分光光度法检测结果表明,在pH 5.50条件下,MB从GO-MB/PF127复合物中释放较快。电化学测定结果显示,1O2的动力学探针糠醇(furfuryl alcohol,FFA)在玻碳电极上具有很强的电化学响应,其电化学行为与支持电解质pH及扫描速率有关,二者影响显著;采用方波伏安法(square wave voltammetry,SWV)测得氧化峰电流与FFA浓度呈良好的线性关系,当浓度分别介于120μmol·L-1,20100μmol·L-1和100500μmol·L-1时,其线性回归方程分别为:Ipa=4.2645C+97.30(r=0.9914),Ipa=0.6563C+174.50(r=0.9944)和Ipa=0.1607C+224.17(r=0.9953),检出限为5.92 nmol·L-1;将该法用于定量测定FFA,测得660 nm光照GO-MB/PF127复合物后,其1O2稳态浓度为4.25×10-13 mol·L-1。体外细胞毒性实验结果表明:GO-MB/PF127复合物对HL-7702细胞的毒性较弱,细胞存活率均不低于90%,具有良好的生物安全性;且单纯光照组与对照组相比无显著差异,表明单纯光照对HL-7702细胞基本无影响;当GO-MB/PF127复合物浓度介于050μg·mL-1时,对SiHa细胞的暗毒性较低;使用660 nm或808 nm光分别照射后,GO-MB/PF127复合物对SiHa细胞的杀伤效应较强,对SiHa细胞的杀伤率达53.3%、47.5%;联合660 nm和808 nm光照后,GO-MB/PF127复合物对SiHa细胞的杀伤效应显著增强,对SiHa细胞的杀伤率达76.4%,表明GO-MB/PF127复合物实现了PDT联合PTT双模式杀伤SiHa细胞且效果显著;体外1O2猝灭剂实验结果表明光照射GO-MB/PF127产生的1O2在PDT中起重要作用;AO/EB荧光染色法和流式细胞术检测结果表明,GO-MB/PF127复合物的PDT/PTT对SiHa细胞的杀伤效应主要通过诱导细胞凋亡实现。结论:采用薄膜水化法成功制备GO-MB/PF127复合物,方法简单、易操作,较好地解决了GO-MB复合物的团聚问题,且制备的GO-MB/PF127复合物具有良好的光热转换能力、可有效产生单线态氧。与单独的PDT或PTT相比,GO-MB/PF127复合物用于PDT/PTT对SiHa细胞的杀伤效应更显著,其通过诱导细胞凋亡杀伤SiHa细胞。因此,GO-MB/PF127复合物在癌症联合治疗方面有很大潜力。
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